Bài giảng Vật liệu xây dựng - Chương III: Vật liệu gốm xây dựng - Vũ Quốc Hoàng

1CHƯƠNG III
VẬT LIỆU GỐM XÂY DỰNG
GV. VŨ QUỐC HOÀNG
Khái niệm chung
Ở chương II, chúng ta đã nghiên cứu vật liệu đá 
thiên nhiên là những loại vật liệu qua quá trình gia 
công đơn thuần về cơ học mà có, do vậy, tính chất 
của loại vật liệu đó hoàn toàn giống như loại đá gốc 
ban đầu. 
Vật liệu đá thiên nhiên có những nhược điểm: o >
 hệ số truyền nhiệt   nặng nề chi phí đầu 
tư nền móng  kinh phí vận chuyển lớn.
2GV. VŨ QUỐC HOÀNG
1. Nguyên liệu để chế tạo
 Nguyên liệu chủ yếu để chế tạo gốm xây dựng gồm: 





GV. VŨ QUỐC HOÀNG
Sự thành tạo dưới 2 dạng:
 Trầm tích cơ học:
 Trầm tích hóa học:
1. Nguyên liệu để chế tạo
1.1 Đất sét
3GV. VŨ QUỐC HOÀNG
 Đất sét cao lanh:
 Đất sét:
1. Nguyên liệu để chế tạo
1.1 Đất sét
GV. VŨ QUỐC HOÀNG
1. Nguyên liệu để chế tạo
1.2 Thành phần hóa học của đất sét 
dùng chế tạo sản phẩm gốm
 Được đặc trưng bằng hàm lượng các Oxit (%) có 
trong đất sét. Bảng III-1:
 Ở Việt Nam thành phần hóa học của đất sét dao 
động trong một phạm vi khá rộng ở các vùng 
khác nhau, thậm chí ở các khu vực khác nhau.
4GV. VŨ QUỐC HOÀNG
+ Tác dụng của từng Oxít đến chất lượng sản phẩm:
 Al2O3 :
 SiO2 :
1. Nguyên liệu để chế tạo
1.2 Thành phần hóa học của đất sét 
dùng chế tạo sản phẩm gốm
GV. VŨ QUỐC HOÀNG
+ Tác dụng của từng Oxít đến chất lượng sản phẩm:
 Fe2O3 :
 CaO, MgO :
1. Nguyên liệu để chế tạo
1.2 Thành phần hóa học của đất sét 
dùng chế tạo sản phẩm gốm
5GV. VŨ QUỐC HOÀNG
+ Tác dụng của từng Oxít đến chất lượng sản phẩm:
 K2O và Na2O :
 SiO2 td :
1. Nguyên liệu để chế tạo
1.2 Thành phần hóa học của đất sét 
dùng chế tạo sản phẩm gốm
GV. VŨ QUỐC HOÀNG
 Trong đất sét có nhiều loại cở hạt khác nhau nhưng 
người ta chia ra làm 3 nhóm chủ yếu sau đây:
 Nhóm hạt sét: d < 0,005 mm
 Nhóm hạt bụi : d = 0,005  0,15 mm
 Nhóm hạt cát: 0,15  5 mm
1. Nguyên liệu để chế tạo
1.3 Thành phần cỡ hạt của đất sét
6GV. VŨ QUỐC HOÀNG
1. Nguyên liệu để chế tạo
1.3 Thành phần cỡ hạt của đất sét
Người ta dựa 
vào tỉ lệ % hàm 
lượng nhóm hạt 
sét mà chi đất sét 
ra làm các loại 
với các tên gọi 
như sau:
Bảng III-2
Tên đất Tỷ lệ % hàm 
lượng hạt sét
- Đất sét tinh khiết
- Đất sét
- Đất sét pha
- Đất cát pha nhiều sét
- Đất cát pha ít sét
- Đất cát
- Cát
> 60
30-60
20-30
15-30 %
10-15
5-10
< 5 %
GV. VŨ QUỐC HOÀNG


2. Các tính chất cơ học chủ yếu của đất sét
2.1 Tính thấm nước
7GV. VŨ QUỐC HOÀNG
2. Các tính chất cơ học chủ yếu của đất sét
2.1 
GV. VŨ QUỐC HOÀNG
 Ở thí nghiệm a: dưới tác dụng của dung dịch NaCl 
làm cho các thành phần keo trong đất sét co lại, tạo 
thành các mao quản bên trong  nước chui qua 
được  môi trường có NaCl thì đất sét không 
chống thấm được.
 Ở thí nghiệm b: dưới tác dụng của nước làm các 
hạt sét nở ra và bịt kín các lỗ nhỏ lại, nước không 
chui qua được. Cho nên, ở trong môi trường này thì 
đất sét không thấm nước  đất sét có thể làm vật 
liệu chống thấm.
2. Các tính chất cơ học chủ yếu của đất sét
2.1 
8GV. VŨ QUỐC HOÀNG

 Tính dẻo phụ thuộc vào:
+ 
+ 
+ 
+ 
2. Các tính chất cơ học chủ yếu của đất sét
2.2 
GV. VŨ QUỐC HOÀNG
 Để xác định độ dẻo của đất sét thì có nhiều phương 
pháp, nhưng hiện nay người ta thường sử dụng 2 
phương pháp chủ yếu sau đây:
a/ Xác định độ dẻo qua độ co ngót của đất sét nhuyễn 
trong kk ứng với lượng nước nhào trộn được xác 
định. 
b/ Nén các bi đất sét: (D = 4-6 cm)
2. Các tính chất cơ học chủ yếu của đất sét
2.2 
9GV. VŨ QUỐC HOÀNG
a/ Xác định độ dẻo qua độ co ngót của đất sét 
nhuyễn trong kk ứng với lượng nước nhào trộn 
được xác định. 
Theo phương pháp này chia làm 3 mức độ:
 Đất sét có độ dẻo cao.
 Đất sét có độ dẻo vừa.
 Đất sét có độ dẻo kém dẻo.
2. Các tính chất cơ học chủ yếu của đất sét
2.2 
GV. VŨ QUỐC HOÀNG
a/ Xác định độ dẻo qua độ co ngót của đất sét nhuyễn trong 
kk ứng với lượng nước nhào trộn được xác định. 
+ Người ta đem nhào trộn đất sét khô với > 28 % lượng nước 
thì độ co ngót của sản phẩm trên 10%
+ Người ta đem nhào trộn đất sét khô với 20  28 % lượng 
nước thì độ co ngót của sản phẩm trên 610%
+ Người ta đem nhào trộn đất sét khô với < 20 % lượng nước 
thì độ co ngót của sản phẩm trên < 6 %
Căn cứ vào công nghệ tạo hình hoặc trang thiết bị của nhà máy 
mà người ta sẽ lựa chọn cách nào.
2. Các tính chất cơ học chủ yếu của đất sét
2.2 
10
GV. VŨ QUỐC HOÀNG
 b/ Nén các bi đất sét: (D = 4-6 cm)
 Người ta nhào trộn đất sét khô với 17  30 % nước, 
sau đó dùng máy nén chuyên dùng, lực 500 gf, 700 
gf, 1000 gf  xuất hiện vết nứt.
 Công thức:
Kd = P  a
 P: lực nén gf, Kgf
 a: độ biến dạng của bi (cm)
 Kd = 3  3,5 Kgf.cm
2. Các tính chất cơ học chủ yếu của đất sét
2.2 
GV. VŨ QUỐC HOÀNG
2. Các tính chất cơ học chủ yếu của đất sét
2.2 
Hình III.1: 
Máy nén chuyên dùng
1. Mâm nén dưới
2. Viên bi sắt
3. Mâm nén trên
4. Trục di động thẳng đứng
5. Phần trục khắc độ
6. Mâm đặt tải trọng
7. Gương phát hiện vết nứt 
11
GV. VŨ QUỐC HOÀNG
2. Các tính chất cơ học chủ yếu của đất sét
2.3 
 Tuỳ thuộc chủ yếu vào tỷ lệ % Fe2O3 có trong 
nguyên liệu. Bảng III-3
 Bảng III-3 là điều kiện cần (%Fe2O3 )
 Điều kiện đủ là nhiệt độ nung phải phù hợp với tính 
chất nguyên liệu đó.
Hàm lượng 
Fe2O3 (%)
0,8 1,3 2,7 4,2 5,5 8,5 10
Màu sản phẩm
sau khi nung
Trắng Trắng 
đục
Vàng 
nhạt
Vàng Hồng
nhạt
Hồng Nâu 
hồng
GV. VŨ QUỐC HOÀNG
 Khi gặp nhiệt độ trong lò nung tăng dần:





2. Các tính chất cơ học chủ yếu của đất sét
2.4 
12
GV. VŨ QUỐC HOÀNG
 Khi gặp nhiệt độ trong lò nung tăng dần:



2. Các tính chất cơ học chủ yếu của đất sét
2.4 Quá trình biến đổi lý hóa của đất sét
GV. VŨ QUỐC HOÀNG


2. Các tính chất cơ học chủ yếu của đất sét
2.4 Quá trình biến đổi lý hóa của đất sét
13
GV. VŨ QUỐC HOÀNG
+ Đo gián tiếp:
 Chế tạo dụng cụ nón cụt tiêu chuẩn (cône tiêu chuẩn)
 Nguyên liệu: 
• Đất sét cao lanh
• Oxit nhôm 
• Cát thạch anh
• Một số chất trợ dung khác
 nghiền  sàng qua sàng 900 lỗ/m2
 phối hợp tỷ lệ khác  nón cụt có nhiệt độ chảy khác. 
Ban đầu, to = 600oC, 620 oC,640 oC,.2000 oC
2. Các tính chất cơ học chủ yếu của đất sét
2.4 Quá trình biến đổi lý hóa của đất sét
GV. VŨ QUỐC HOÀNG
 Quy trình công nghệ sản xuất gồm các bước sau:





3. Gạch đất sét nung
14
GV. VŨ QUỐC HOÀNG
 Căn cứ vào công suất nhà máy  chọn phương tiện: 
hoàn toàn cơ giới, bán cơ giới.
 Dùng máy xúc bóc vỏ lớp đất canh tác: 20-30 cm.
 Chọn các phương tiện: băng chuyền bằng cao su, xe 
tự đổ.
 Nhà máy gần nguồn nguyên liệu, khoảng cách vận 
chuyển là ngắn nhất  giảm chi phí.
3. Gạch đất sét nung
3.1 
GV. VŨ QUỐC HOÀNG
 Mục đích: 
Để đồng nhất về độ ẩm và về thành phần hóa học 
-> tạo hình dễ dàng, màu sắc đồng nhất.
3. Gạch đất sét nung
3.2 
15
GV. VŨ QUỐC HOÀNG
3. Gạch đất sét nung
3.3 
 Thiết bị: máy đùn có vít xoắn (máy ép Lento).
Hình III.2: Sơ đồ máy ép Lento: 1. Cửa ra; 2. Đầu 
ép; 3. Xi lanh ép; 4. Cánh vít xoắn; 5. Phễu nạp liệu
GV. VŨ QUỐC HOÀNG
 Phơi nhiều nhược điểm 
 Ảnh hưởng của thời tiết
 Sử dụng lực lượng công nhân đông
 Thời gian phơi lâu: 8-15 ngày  W=5-8%
 Chất lượng sản phẩm không đều.
3. Gạch đất sét nung
3.4 
16
GV. VŨ QUỐC HOÀNG
Sấy: dùng phương pháp nhân tạo
 Sấy bằng lò sấy tunnel. Ưu:
+ Có công suất lớn
+ Chất lượng sản phẩm đều, chất lượng cao.
+ Thời gian sấy nhanh, 3-4 ngày
+ Giảm lực lượng lao động  hoàn toàn cơ giới hoá.
(Sơ đồ mặt cắt dọc lò sấy tunnel)
* Nguyên lý làm việc:
 Sản phẩm di chuyển, nguồn nhiệt cố định.
 Sản phẩm di chuyển ngược chiều với sự di chuyển của 
nguồn nhiệt.
3. Gạch đất sét nung
3.4 
GV. VŨ QUỐC HOÀNG
 Lò nung gián đoạn
 Lò nung liên tục
 Lò vòng Hốp-man (Hoffmann):
 Có thể hoạt động 4 động tác cùng một lúc: sấy khô- nung 
trước-nung- làm nguội.
 Ưu: + có công suất lớn
+ Hiệu quả sử dụng nhiệt cao.
 Nhược:
+ Không cơ giới hóa được khâu vào lò và ra lò
+ Điều khiển nhiệt phức tạp
+ Không cải thiện được điều kiện làm việc của công nhân.
3. Gạch đất sét nung
3.5 
17
GV. VŨ QUỐC HOÀNG
3. Gạch đất sét nung
3.5 
Lò vòng Hốp-man (Hoffmann):
 Nguyên lý làm việc: 
Sản phẩm cố định, nguồn 
nhiệt di động
1. Vùng xếp gạch mộc vào lò
2. Vùng sấy khô 
3. Vùng nung trước
4. Vùng nung
5. Vùng làm nguội
6. Ra lò (ra sản phẩm)
7. Chuẩn bị vào lò.
Hình III.3: Sơ đồ mặt cắt 
ngang lò nung Hoffmann
GV. VŨ QUỐC HOÀNG
3. Gạch đất sét nung
3.5 
Lò nung tunnel:
Ưu: 
+ Có công suất lớn
+ Chất lượng sản phẩm tốt, đều
+ Hoàn toàn cơ giới hoá
+ Hiệu quả kinh tế cao nhất
Nguyên lý làm việc: 
Sản phẩm di chuyển, nguồn nhiệt cố định, 
nhiệt độ đầu vào 90oC
18
GV. VŨ QUỐC HOÀNG
3. Gạch đất sét nung
3.5 Nung
Hình III.4: Sơ đồ lò sấy tunen:
1. Truyền chất tải nhiệt; 2. Toa goòng chở gạch mộc; 3. Thu chất 
tải nhiệt; 4. Kênh trung tâm để chuyển chất tải nhiệt vào lò sấy.
 Sự chuyển động của toa goòng; ---- sự chuyển động của khí.
GV. VŨ QUỐC HOÀNG


3. Gạch đất sét nung
NGÓI ĐẤT SÉT NUNG
19
GV. VŨ QUỐC HOÀNG
+
+
+
+
3. Gạch đất sét nung
NGÓI ĐẤT SÉT NUNG